【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于键合金丝加工，尤其涉及一种可应用于高端封装的键合金丝，并进一步公开其制备方法与应用。
技术介绍
1、键合引线是半导体封装的关键基础材料之一，其作为芯片与外部电路的主要连接材料进行信号传输，起着芯片与外部电路之间的电流传导作用。键合引线按照其线材的材质成分不同，通常可以分为键合金丝、键合银丝、键合铜丝、键合铝丝和合金丝等。但是，从应用稳定性以及高可靠性角度而言，键合金丝一直是高端封装市场的青睐对象。目前，高端封装用键合金丝仍处于受制于人的阶段，大部分市场份额仍被日本田中、德国贺利氏、韩国明凯益等键合丝生产商所垄断，国内企业份额较低。
2、另外，随着最近几年半导体元器件应用场景条件的日益恶劣化和多样化，对键合金丝能承受键合过程中机械应力和温度影响的要求越来越苛刻。尤其是随着电子产品功能的日益复杂化，各类电子产品除了在功能上需要大幅度提升，在成本的驱动下，超薄化、微小化也是近年来主流的发展趋势。因此，具有高强度且能实现长跨度、低弧度的高可靠性键合金丝的研制备受关注。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种可应用于高端封装的键合金丝，所述键合金丝具有较高的拉断力和较长的延伸率，并具有优异的机械性能，较短的热影响区，应用性能更优；
2、本专利技术所要解决的第二个技术问题在于提供上述键合金丝的制备方法及其应用。
3、为解决上述技术问题，本专利技术所述的一种封装用键合金丝，所述键合金丝以其总量计，主体au含量为99.9-
4、所述微量元素包括ca、la、mg、pd、cu和gd元素的混合物。
5、具体的，所述封装用键合金丝，所述微量元素中，所述ca、la、mg、pd、cu和gd元素的添加量彼此独立的为10-30ppm。
6、具体的，所述封装用键合金丝，所述微量元素中：
7、所述ca元素的添加量为15-25ppm；和/或，
8、所述la元素的添加量为15-25ppm；和/或，
9、所述mg元素的添加量为10-15ppm；和/或，
10、所述pd元素的添加量为20-25ppm；和/或，
11、所述cu元素的添加量为10-15ppm；和/或，
12、所述gd元素的添加量为15-25ppm。
13、本专利技术还公开了一种制备所述封装用键合金丝的方法，包括如下步骤：
14、(1)中间合金加工：分别取选定的所述微量元素与部分所述金原料进行第一次混合熔炼，分别得到不同元素的母合金；继续将所述母合金与所述金原料混合并进行第二次混合熔炼，得到中间合金；
15、(2)熔铸工艺：按照选定的配比量，将所述中间合金与所述金原料进行第三次混合熔炼，并经拉铸工艺得到金铸棒材；
16、(3)拉拔工艺：将所述金铸棒材进行拉拔处理，得到所需直径的键合金丝；
17、(4)退火工艺：将所述键合金丝进行退火处理；
18、(5)复绕工艺：将处理后的所述键合金丝进行复绕至线轴，即得。
19、具体的，所述封装用键合金丝的制备方法，所述步骤(1)中，所述中间合金加工步骤还包括将所述母合金经加工-轧制-剪裁得到母合金片的步骤，和/或，将所述中间合金经加工-轧制-剪裁得到中间合金片的步骤；
20、优选的，所述第一次混合熔炼步骤中，控制所述微量元素占所述母合金量的1-3wt％；
21、优选的，所述第二次混合熔炼步骤中，控制所述微量元素占所述中间合金量的0.8-1.2wt％。
22、具体的，所述封装用键合金丝的制备方法，所述步骤(2)中，所述第三次混合熔炼步骤为真空熔炼，优选进行真空熔炼1-3次；
23、优选的，所述拉铸工艺包括下拉式连续拉铸工艺；
24、优选的，所述金铸棒材的直径为6-10mm。
25、具体的，所述封装用键合金丝的制备方法，所述步骤(3)中，所述拉拔处理步骤还包括将所述金铸棒材进行拉拔表面剥皮处理的步骤；
26、优选的，所述拉拔处理步骤为多道拉拔工艺。
27、具体的，所述封装用键合金丝的制备方法，所述步骤(4)中，所述退火处理步骤的温度为480-550℃、收线速度为60-80m/min、张力值为0.8-1.7g。
28、具体的，所述封装用键合金丝的制备方法，所述步骤(5)中，所述复绕工艺的速度为600-700rpm、张力值为1.0-1.5g。
29、本专利技术还公开了所述封装用键合金丝或所述方法制备得到的封装用键合金丝用于键合引线的用途。
30、本专利技术所述封装用键合金丝，其中金主体含量为：99.9-99.99wt％，通过添加适量的ca、la、mg、pd、cu和gd微量元素，并通过调整上述微量元素的不同添加量，有效增强了键合金丝的机械性能，提高了拉断力的同时延伸率也有一定提高，实现高强度、长跨度的键合金丝性能；并且在烧球键合过程中，有效缩短键合金丝的热影响区，实现低弧度的封装需求。另外，通过冷热冲击测试显示，所述键合金丝的可靠性有效提高，可广泛应用于闪存、高端射频、车载封装等领域，尤其为应用在车载用品等恶劣环境中奠定了良好基础。
31、本专利技术所述封装用键合金丝，在进行原料优化的实验中，充分考虑了各微量元素的原子半径、电负性、固溶度等因素，尤其是着重调研了合金元素对键合金丝加工工艺性能及使用性能的影响，利用各微量元素之间的协同作用，在提高了机械性能的同时更有效提高键合金丝的再结晶温度，较高的再结晶温度可以保证金属材料不易在高温情况下发生晶粒的再生长和重组，更能保证金属丝的稳定性，也使得在高温键合时，可以拥有更短的热影响区，从而实现低弧封装。
32、本专利技术所述封装用键合金丝，在高纯金中添加ca元素，能够改变金的晶格，可以实现固溶强化和沉淀强化，从而提高金的强度；添加的la元素可抑制再结晶形核长大，可与mg元素配合作用，促进晶粒组织得到细化，增强键合金丝成品的机械性能，另外，la元素可以有效提高键合过程中的成球性；而pd元素的添加可与金形成无限互溶固溶体，主要发挥固溶强化作用，提高金的强度，同时可以保证金的耐蚀性和耐热性；cu元素可与金完全固溶，同样可以发挥固溶强化的作用，从宏观上可以提高键合金丝的强度；gd元素可偏聚在晶界，钉扎晶界，阻止晶粒的长大，提高强度，在宏观上可以提高金的再结晶温度，促使键合金丝热影响区的变短。
33、本专利技术提供的高端封装用键合金丝通过对键合金丝配方的探索与尝试，在保证键合金丝原料高纯度(99.999wt％)的基础上，通过加入多元少量的元素研制出了强度明显提高、热影响区短的高可靠性键合金丝，提高键合金丝拉断力的同时实现较长的延伸率。与市面上售卖的大部分键合金丝相比，具有更好的抗拉强度，同时具有更高的延伸率，在键合应用过程中，具有较短的热影响区，可以实现低弧、长跨度封装，应用性能更优。本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种封装用键合金丝，其特征在于，所述键合金丝以其总量计，主体Au含量为99.9-99.99wt％，并添加60-180ppm的微量元素；
2.根据权利要求1所述封装用键合金丝，其特征在于，所述微量元素中，所述Ca、La、Mg、Pd、Cu和Gd元素的添加量彼此独立的为10-30ppm。
3.根据权利要求1所述封装用键合金丝，其特征在于，所述微量元素中：
4.一种制备权利要求1-3任一项所述封装用键合金丝的方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述封装用键合金丝的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述中间合金加工步骤还包括将所述母合金经加工-轧制-剪裁得到母合金片的步骤，和/或，将所述中间合金经加工-轧制-剪裁得到中间合金片的步骤；
6.根据权利要求4或5所述封装用键合金丝的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述第三次混合熔炼步骤为真空熔炼，优选进行真空熔炼1-3次；
7.根据权利要求4-6任一项所述封装用键合金丝的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述拉拔处理步骤还包括将所述金
8.根据权利要求4-7任一项所述封装用键合金丝的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述退火处理步骤的温度为480-550℃、收线速度为60-80m/min、张力值为0.8-1.7g。
9.根据权利要求4-8任一项所述封装用键合金丝的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述复绕工艺的速度为600-700rpm、张力值为1.0-1.5g。
10.权利要求1-3任一项所述封装用键合金丝或权利要求4-9任一项所述方法制备得到的封装用键合金丝用于制备键合引线的用途。
...【技术特征摘要】
1.一种封装用键合金丝，其特征在于，所述键合金丝以其总量计，主体au含量为99.9-99.99wt％，并添加60-180ppm的微量元素；
2.根据权利要求1所述封装用键合金丝，其特征在于，所述微量元素中，所述ca、la、mg、pd、cu和gd元素的添加量彼此独立的为10-30ppm。
3.根据权利要求1所述封装用键合金丝，其特征在于，所述微量元素中：
4.一种制备权利要求1-3任一项所述封装用键合金丝的方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述封装用键合金丝的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述中间合金加工步骤还包括将所述母合金经加工-轧制-剪裁得到母合金片的步骤，和/或，将所述中间合金经加工-轧制-剪裁得到中间合金片的步骤；
6.根据权利要求4或5所述封装用键合金丝的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫茹，刘洁，王雅婷，田柳，张虎，
申请(专利权)人：北京达博有色金属焊料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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